강우계와 레이더를 이용한 강우의 시공간적인 활용

Spatial-Temporal Interpolation of Rainfall Using Rain Gauge and Radar

  • 홍승진 (한국건설기술연구원 수자원연구실) ;
  • 김병식 (한국건설기술연구원 수자원연구실) ;
  • 함창학 (인하공업전문대학 지형공간정보과)
  • 투고 : 2010.07.22
  • 심사 : 2010.08.20
  • 발행 : 2010.09.30

초록

본 논문의 목적은 격자형 레이더 강우자료와 지상강우를 이용하여 홍수유출모의 시 강우장이 미치는 영향을 평가하는 것이다. 본 논문에서는 공간 강우장을 생성하기 위해 광덕산 레이더와 지상 관측강우자료를 이용하였으며 각각의 방법에 의해 생성된 강우장이 현실적으로 타당한 시공간적 분포를 재현하는지를 평가하기 위해 홍수 유출모형을 이용하였다. 대상유역은 강원도 인제군에 위치한 내린천 유역이며 유출모형의 지형학적 매개변수들을 구축하기 위해 250m 격자 규모의 수치고도자료, 토지피복도 그리고 토양도를 사용하였다. 강우입력자료는 관측-레이더강우(Quantitative Precipitation Estimation, QPE), 보정-레이더강우(adjusted Radar rainfall), 지상-강우(gauge rainfall)를 이용하였으며 동일한 조건의 $Vflo^{TM}$ 모형에 입력하여 관측 유출량과 비교 하였다. 모의결과, 관측-레이더강우와 지상-강우의 경우 관측치 보다 과소 추정되었으며 보정-레이더강우의 경우 실제 관측치와 유사한 유출모의를 하는 것으로 분석되었다. 이를 통해 기상레이더와 지상강우자료를 합성할 경우 레이더 강우만을 또는 지상강우만을 사용하는 것 보다 수문모형의 입력 자료로써 수문학적 활용성이 더 큼을 확인할 수 있었다.

The purpose of this paper is to evaluate how the rainfall field effect on a runoff simulation using grid radar rainfall data and ground gauge rainfall. The Gwangdeoksan radar and ground-gauge rainfall data were used to estimate a spatial rainfall field, and a hydrologic model was used to evaluate whether the rainfall fields created by each method reproduced a realistically valid spatial and temporal distribution. Pilot basin in this paper was the Naerin stream located in Inje-gun, Gangwondo, 250m grid scale digital elevation data, land cover maps, and soil maps were used to estimate geological parameters for the hydrologic model. For the rainfall input data, quantitative precipitation estimation(QPE), adjusted radar rainfall, and gauge rainfall was used, and then compared with the observed runoff by inputting it into a $Vflo^{TM}$ model. As a result of the simulation, the quantitative precipitation estimation and the ground rainfall were underestimated when compared to the observed runoff, while the adjusted radar rainfall showed a similar runoff simulation with the actual observed runoff. From these results, we suggested that when weather radars and ground rainfall data are combined, they have a greater hydrological usability as input data for a hydrological model than when just radar rainfall or ground rainfall is used separately.

키워드

참고문헌

  1. 국토해양부(2005), 강우레이더에의한 돌발홍수예보시스템 개발 1차년도 보고서.
  2. 김병식, 홍준범, 김형수, 윤석영(2007,a), 지형분석모형과 강우레이더를 이용한 돌발홍수 모형 개발 I. 방법론 및 모형의 개발, 대한토목학회논문집, 제27권 2B호, pp.151-159.
  3. 김병식, 홍준범, 김형수, 최규현(2007,b), 조건부 합성방법을 이용한 레이더 강우와 지상 강우자료의 조합, 대한토목학회논문집, 제27권 3B호, pp.255-265.
  4. 김진극, 안상진 (2006), 기상레이더 강우량 산정법을 이용한 유출해석., 대한토목학회논문집, 제26권 1B호, pp.7-14.
  5. 배덕효, 김진훈, 윤성심(2005), 레이더 추정강우의 수문학적 활용(I): 최적 레이더 강우 추정, 한국수자원학회논문집, 제38권 제12호, pp.1039-1049.
  6. 배영혜, 김병식, 김형수, 서병하(2007) 칼만필터 기법에 의한 렐이더 강우의 보정 및 VfloTM 모형을 이용한 홍수 모의, 2007 대한토목학회 정기학술발표대회.
  7. 정영선, 임은하, 남재철(2000), 레이더 자료에 나타난 전선성 강수계의 중규모적 특성 분석, 한국수자원학회논문집, 제33권 제2호, pp.219-227.
  8. 홍준범, 김병식, 윤석영(2006) VfloTM모형을 이용한 물리기반의 분포형 수문모형의 정확성 평가, 대한토목학회 논문집, 제26권, 제6B호, pp.613-622.
  9. Brandes, E. A. (1975). "Optimizing rainfall estimates with the aid of radar.", Journal of Applied Meteorology, Vol.14, pp.1339-1345. https://doi.org/10.1175/1520-0450(1975)014<1339:OREWTA>2.0.CO;2
  10. B.S. Kim, B.K. Kim, H.S. Kim(2008) Flood simulation using the gauge-adjusted radar rainfall and physics-based distributed hydrologic model, Hydrological Processes, Volume 22 Issue 22, pp.4400-4414. https://doi.org/10.1002/hyp.7043
  11. Chiles, J.P. and Delfiner, P. (1999) Geostatistic : Modelling spatial uncertainty, Wiley.
  12. Ehret, U. (2002) Rainfall and flood nowcasting in small catchments using weather radar, Ph. D thesis, University of Stuttgart.
  13. James A. Smith, Mary Lynn Baek, Katherine L. Meierdiercks, Andrew J. Miller, Witold F. Krajewski(2007), Radar Rainfall estimation for flash flood forecasting in small urban watershed, Advances in Water Resources 30, pp.2087-2097. https://doi.org/10.1016/j.advwatres.2006.09.007
  14. Pegram, G.G.S. (2002) Spatial interpolation and mapping of rainfall: 3 Progress report to the Water Research Commission, for the period April 2001 to March 2002.
  15. Seo, D. J. (1998). "Real-time estimation of rainfall fields using radar rainfall and rain gage data.", J. Hydrol., Vol. 208, pp.37-52. https://doi.org/10.1016/S0022-1694(98)00141-3
  16. Sinclair, S., Pegram, G. (2004) Combining radar and rain gauge rainfall estimates for flood forecasting in south africa, Sixth International Symposium on Hydrological Application of Weather Radar, Melbourne Australia.
  17. Sun, G., Amatya, D.M., McNulty, S.G., Skaggs, R.W. and Hughes, J.H. (2000), Climate change impacts on the hydrology and productivity of a pine plantation. Journal of the American Water Resources Association. Vol. 36, No.2, pp.367-374. https://doi.org/10.1111/j.1752-1688.2000.tb04274.x
  18. Vieux, B.E. (2001), Distributed Hydrology Modeling using GIS, Water Science and Technology Library, Kluwer Academic Publishers, Dordrecht.